Organische Elektronik

In der organischen Elektronik werden organische Polymere oder kleine Moleküle verwendet, um elektronische Komponenten für viele neue Anwendungsbereiche herzustellen. Organische elektronische Materialien sind leichter, flexibler und kostengünstiger als herkömmliche anorganische Materialien auf Siliziumbasis. Organische Elektronik ist energieeffizienter und ressourcenschonender in Produktion, Nutzung und Entsorgung.

Die Herstellung organischer Elektronik unter Einsatz kleiner Moleküle erfolgt in der Regel mit vakuumbasierten Abscheidungsmethoden, um dünne Schichten organischer Materialien auf die Substratoberfläche zu übertragen. In der organischen Elektronik können leitfähige Polymere mithilfe kostengünstiger Methoden zur Verarbeitung von Lösungen hergestellt werden. Halbleiterpolymere können gelöst und in eine Tinte verwandelt werden, sodass elektronische Schaltkreise direkt in große Kunststofffolien gedruckt werden können. Diese Materialien sind mit großflächigen Rolle-zu-Rolle-Fertigungsverfahren kompatibel, die einfach für einen schnellen Produktionsablauf bei geringeren Kosten skaliert werden können.

Organische leitfähige Materialien werden verwendet in:

• Organischen Licht emittierende Dioden (OLED)
• Organischen Feldeffekttransistoren (OFET)
• Organischen Dünnschichttransistoren (OTFT)
• Organischer Photovoltaik (OPV)

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OLED

Organische Licht emittierende Dioden (OLED) sind Elektrolumineszenz-Bauelemente, die aus einer organischen Halbleiter-Emissionsschicht bestehen, die zwischen einer Anode, die positiv geladen ist, um Löcher zu injizieren, und einer Kathode, die negativ geladen ist, um Elektronen zu injizieren, sowie Transportschichten angeordnet ist, die es verschiedenen elektrischen Ladungsträgern ermöglichen, in die Halbleiter-Emissionsschicht zu fließen. Das Licht wird direkt erzeugt, wenn die an den Elektroden injizierten Ladungen in der organischen Schicht rekombinieren. OLED erzeugen leuchtende Farben und helleres Licht und sorgen für einen besseren Kontrast bei Displays. Aufgrund der Tatsache, dass organische Materialien dünner und flexibler sind, können OLED in gebogenen Bildschirmen, faltbaren oder rollbaren mobilen und tragbaren Geräten eingesetzt werden.

OFET and OTFT

Organische Transistoren sind die Grundbausteine für flexible integrierte Schaltungen und Displays in der Hochleistungselektronik. Mit Transistoren wird der Strom ein- und ausgeschaltet. Source- und Drain-Elektroden haben direkten Kontakt zu einem organischen Halbleiter. Die Gate-Elektrode ist durch den dielektrischen Isolator vom Halbleiter getrennt. Wenn eine Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, wird der Halbleiter mehr oder weniger leitfähig, wodurch der Stromfluss zwischen Source und Drain entweder ermöglicht oder verhindert wird. Alle Komponenten, von Leitern (für Elektroden) über Halbleiter (für aktive Kanalmaterialien) bis hin zu Isolatoren (für die dielektrischen Schichten des Gates), können aus organischen Materialien bestehen. Dünnschichttransistoren sind eine besondere Art von Feldeffekttransistoren, bei denen die Halbleiter-, Elektroden- und Dielektrikumsschichten als dünne Filme auf ein Trägersubstrat aufgebracht werden. Zu häufig eingesetzten elektronischen Anwendungen gehören RFID-Tags oder elektronisches Papier.

OPV

Organische elektronische Materialien können auch als Donor- und Akzeptormaterialien zur Umwandlung von Licht in Elektrizität in Sonnenkollektoren verwendet werden. In OPV werden photoaktive Schichten aus halbleitenden organischen Materialien zwischen zwei Elektroden eingefügt, um Photoströme zu erzeugen. Da der Donor den solaren Photonenfluss absorbiert, müssen die Donormaterialien eine breite optische Absorption aufweisen, um dem Sonnenspektrum zu entsprechen. Organische Lochtransportmaterialien (HTM), die in Perowskit-Solarzellen verwendet werden, haben sich als besonders effizient bei der Maximierung des Ladungstransports und der Gewinnung von Solarenergie erwiesen.